Por Kevin Beck | Actualizado el 30 de agosto de 2022
Los electrones son uno de los tres componentes fundamentales de los átomos, junto con los protones y los neutrones. Cada electrón tiene una masa de 9×10⁻³¹kg y lleva una carga elemental negativa de 1,6×10⁻¹⁹C. Cuando un electrón entra en un campo eléctrico, la diferencia de potencial del campo lo acelera de manera muy similar a como la gravedad acelera un proyectil.
En mecánica clásica, la energía cinética es ½mv². Para partículas cargadas en un campo eléctrico, el trabajo realizado por el campo es igual a la energía cinética ganada:
q V = ½ m v²
Aquí, m =9×10⁻³¹kg, y q =1,6×10⁻¹⁹C.
El voltaje es la diferencia de potencial eléctrico entre dos puntos del campo. Un electrón (carga negativa) se mueve de bajo a alto potencial (hacia el electrodo positivo), ganando energía cinética proporcional a la caída de voltaje.
Reorganizando la ecuación de energía se obtiene la velocidad:
v = √(2 q V / m)
Por ejemplo, si el electrón acelera a través de una diferencia de potencial de 100 V:
v = √(2 × 1.6 × 10⁻¹⁹ C × 100 V / 9 × 10⁻³¹ kg) =6×10⁶m/s.
Así, un campo de 100 voltios impulsa un electrón a aproximadamente seis millones de metros por segundo, aproximadamente el 2% de la velocidad de la luz. Conocer esta relación es esencial para diseñar microscopios electrónicos, aceleradores de partículas y muchas otras aplicaciones en física e ingeniería.
